摘要：随着社会的发展，超高层施工项目已成为当前常见的房建工程项目，超高层的建筑高度也在不断突破。由于自重轻、造价低、抗震性好、施工速度快等特点，钢结构在公民建尤其是超高层建筑中应用广泛。目前为止，钢结构框架结构形式的超高层尚未大量普及，更多的是传统的核心筒剪力墙—钢框架形式或类似结构类型的超高层。核心筒剪力墙—钢框架或类似结构形式超高层项目一个很大的特点就是主体结构施工阶段，现浇结构和钢结构两个专业交叉施工频繁，管理难度较大，如何合理协调、施工组织、工序衔接是此类项目管理和研究的重点之一。
关键词：超高层；钢结构；交叉施工
1、载体项目简介
作者目前作为总承包管理人员参建杭州市拱墅区某地块商业超高层项目，本项目建筑高度约130米，建筑面积约23万平米，地下大部三层，部分地下四层，共三栋单体。本工程钢筋用量约X吨，混凝土用量约X万平方，基础为筏板桩基础。其中两栋单体地上部分主要为钢结构框架结构，核心筒采用钢管混凝土柱框架形式，外圈为钢结构框架结构，钢结构用量约2.3万吨，钢柱材质主要为Q345GJC（内灌C60～C45自密实混凝土），钢梁材质主要为Q345B。钢结构构件形式主要为圆管和箱型钢管混凝土柱、H型和箱型钢梁、立面斜向箱型支撑以及部分屋面三角桁架。结构平面示意图如右图所示。
2、主要观点
在现浇结构和钢结构两个专业交叉施工频繁的超高层施工项目中，通过哪些方面或管理手段可以提高交叉施工效率，减少专业摩擦，规避更多专业“碰撞”以减少对施工进度、质量等方面的不利影响？
作者认为需要从图纸会审、钢结构深化、场地规划、起重设备使用规划和协调、工序安排等方面入手考虑，下面针对这几个方面分别就现浇结构和钢结构交叉作业管理上浅谈下管理思路和方向。
2.1、图纸会审阶段
针对本次讨论的交叉作业管理，本阶段主要是尽量解决和规避现浇结构和钢结构专业之间的碰撞，厘清现浇结构和钢结构专业的连接节点部位，交叉共同施工部位的可行性、施工难度的分析等。下面就这几个问题简单举例说明：
例1：某结构柱剖面图如右图所示，该结构柱形式为箱型柱外包钢筋混凝土。由图可以看出以下问题：
（1）结构柱部分内箍由于钢柱原因无法有效完整设置；
（2）结构图中未在钢柱上画出设置的栓钉（一般而言，劲性钢柱与混凝土节柱面均需按一定间距焊接栓钉以保证钢柱与混凝土间的握裹力），图中钢柱四周的内箍，即使部分可以相对完整设置，但由于未画出的栓钉影响（栓钉常规规格为19*80或19*100），因为栓钉的影响，内箍施工很不方便，较大影响结构柱钢筋绑扎的效率。
解决方案通常有以下建议：
（1）钢柱开孔，以使箍筋可通过钢柱所开孔洞穿过完成设置。但这样会使箍筋施工难度加大，效率大大降低，且从管理角度上钢筋工反感情绪难以调节，故从施工单位角度不建议此处理方案。
（2）改变箍筋形式。建议可以考虑内设箍筋改为四个角八字箍，且尽量避开栓钉区域，已减少施工不便利的因素。
例2：某高层结构墙体如下图所示，剪力墙内设置型钢，图中型钢与墙体北面（图中墙体上界面）间距为100mm。由图看出有以下问题：
（2）右图中红色框为钢柱柱脚底板大小样式。钢柱有时设计并不一定从基础开始生根，而是从某一层（如地下一层）开始生根，墙体主筋是自下而上连续设置。一般而言，主筋不得断开。从图中可知，钢柱周围部分主筋与柱脚底板冲突。
解决方案通常有以下建议：
（1）针对栓钉与箍筋碰撞问题，建议改变栓钉规格（可改为60mm长的栓钉）。一，可减少钢筋与钢柱施工交叉碰撞带来的施工难度；二、栓钉80mm长，墙体理论保护层（不考虑箍筋等原因，仅考虑钢柱上栓钉因素）仅20mm，施工难以实现分毫不差的施工精度。
（2）建议可考虑两个方案选其一（设计验算后确认）：一、钢柱在主筋通过位置开孔（施工不方便）；二、钢柱在主筋通过位置主筋断开，在柱脚底板上下的主筋分别用焊接形式或套筒形式（套筒焊接在钢柱柱脚相应位置上）与钢柱相连。
在实际施工，还有其他碰撞问题，不同的工程遇到的问题不尽相同。许多碰撞问题可以在图中会审阶段（可利用BIM建模辅助）提前找出得以解决或规避。
2.2钢结构深化
在实际施工过程中，钢结构工程需要在钢结构施工前进行根据设计图纸深化设计。深化设计过程中也可以发现许多细部碰撞或不便于施工的地方，这里不再讨论。
在钢结构深化的任务重，容易遗漏或者失误的地方其中就有和现浇结构相连部位连接节点的设置。由于在现实施工中，钢结构施工单位和土建施工单位不一定会仔细深入的研究对方专业的施工图纸，容易造成一些连接部位节点形式关注不及时、理解有误或者节点深化设置不便于交叉施工。
举例说明在实际施工过程中易忽略的交叉作业工序：
例3：钢筋混凝土梁和墙与钢结构柱相连的节点部位，一般有两种主要形式（1）在主筋位置设置与纵向主筋平行的搭接钢板，主筋焊接在钢柱上（满足单面10d的焊缝长度要求）；（2）在主筋位置设置与纵向主筋平行的套筒（套筒焊接于钢柱相应位置，主筋通过套筒与钢柱连接）。
实际施工中因钢结构深化由钢结构专业单位主导，对土建施工图纸分析不是很深入，易部分区域漏做搭接钢板（套筒）或位置有所偏差。造成现场修改，影响质量和进度。
解决措施：建议要求钢结构深化单位在使用tekla建模深化过程中，需在模型中建立相应的钢筋模型。并且与总承包单位及时对接，确定钢筋模型位置和规格等无误后，进行相应措施（搭接钢板或套筒等）的深化设计。
例4：超高层基础施工中，有一些钢结构会部分埋入混凝土结构。一般设计要求埋入混凝土的钢结构板面不得涂刷防腐油漆，需要焊接栓钉，以保证钢柱和混凝土的握裹力。如右图，这是电梯井施工过程中发现的问题。图中是设计为柱脚埋入底板形式的钢柱，箭头所指的环板是用于搭接此处底板面筋的搭接板，浇筑完成后的底板面位于搭接板上部80mm。图中可以看出，钢柱在箭头处的搭接板和搭接板下方的钢柱均涂刷了防腐面漆，不符合设计要求。
经分析，可能产生此偏差结果的原因主要有两种：
（1）钢结构加工厂没有按照深化设计图纸加工，或对加工图纸理解错误；
（2）钢结构深化过程中没有充分考虑此处节点设计或没有及时和土建专业技术人员确认校核。
所以，在钢结构深化过程中，应将钢筋等结构模型一并画出，也可将钢结构模型与钢筋混凝土主体结构模型进行合并以辅助校核。由于钢结构构件都是施工前在加工厂提前预制，运往施工现场安装，所以必须在深化设计阶段规避此类问题。待施工过程中发现，只能将构件在现场修改甚至退回构件加工厂修改，对施工质量和工期都造成一定的影响。
2.3、场地规划
现场施工前需对场地使用提前规划，在不同专业交叉施工管理中心，主要的矛盾点是场地的分配。超高层项目较多为市区甚至市中心项目，四周紧挨商业、居民、办公建筑或市政交通道路，场地一般比较狭小，各专业可分配场地比较紧张。所以在项目开工前期需深入仔细的规划各阶段的场地使用，土建主体和钢结构所需的堆场都十分大，要科学计划流水施工顺序以充分利用有限的施工场地。
一般而言，超高层多为办公写字楼或星级酒店，会有附属的裙房结构（多为商业用途）。裙房结构一般为数层（多为2层至7层左右），相对于主楼（塔楼）来说，施工难度小，施工速度快。所以，考虑施工场地因素，多建议裙房结构不要过早进入施工，将地下室部分完成后，用作施工作业场地用途。
超高层项目多在市区，场地狭小，周圈环路较为紧张（可变动的余地较小），环路的畅通对工序正常安排、施工工期和安全文明施工的保证极为重要。施工材料多可堆放在主体结构除外，环路内外的场地之内（市区工地一般环路较多贴近封闭围挡或用地红线，环路外较少有多余可用场地）。所以，一些可堆放于施工楼面或结构完成楼层面的可不占用稀缺的场地。如：装饰材料、电缆线、防火涂料等可存放于室内完成的楼面之内（在保证安全消防的前提下）；压型钢板或钢筋桁架楼承板堆放于钢梁安装完成的工作面上（每层所用的楼层板堆放于相应楼层）等。
2.4、起重设备的使用和协调
在超高层施工项目中，对于主体结构的两大部分（土建主体和钢结构），对起重设备尤其是塔吊十分依赖。土建主体个别时候可以通过人工倒运，但也主要是通过塔吊等起重设备进行转运。对于钢结构施工而言，因钢结构构件重量大的特点钢结构基本上都必须通过起重设备进行转运以及安装，钢结构施工对起重设备的依赖最为明显。
（1）起重设备选型和定位。
起重设备选型主要考虑运距、作业条件、吊重和吊次、覆盖范围等方面进行考虑。尤其是塔吊选型和定位，群塔作业需考虑各塔吊之间的公共区域以便能够相互配合进行材料的转运（同时要考虑群塔作业之间的安全距离等因素）。对于作业条件、覆盖范围等不作讨论，施工单位在施工组织设计阶段均有详细规划。
对于吊重和吊次的选择分析对于钢结构施工而言十分重要。吊次问题直接影响施工工期能否满足施工合同要求以及各专业之间的工作衔接问题，主要是通过配备塔吊（或其他起重设备）的数量、型号等解决。吊重分析即影响施工作业速度，也受施工设计文件及施工作业难度的约束。
钢结构施工单位施工前需对已完成的施工设计文件进行研究分析后进行深化设计（一般在投标阶段就已严肃考虑），对钢结构进行深化分解（钢柱分节、节点细化等）。较大的钢构件对吊重的需求很大程度上决定了塔吊（起重设备）的选型，如较重的钢柱、钢桁架、钢梁等。一般而言，针对深化完成后最大的钢构件重要即是起重设备的吊重需求（考虑吊装、卸车、转运以及安全系数等因素），以指导对起重设备的选型，而设备的选型有影响钢结构深化的钢柱分节等工作。在超高层项目中，钢柱一般从地下室生根起钢柱至结构顶部，不可能一次性安全完成一根100米以上甚至几百米的钢柱，均需分成几十甚至几百节钢柱。而钢柱的分节受起重设备的吊重制约较大，一般多为一层只三层为一节为宜（短于一层一节不便于施工，长于三层一节难于运输且易在纯运安装过程发生明显变形）。显然，钢柱每节长度越大，施工速度越快，但对起重设备的吊重需求越大（造价也就更高）。当然，如果钢柱单位长度重量较小，两层或三层一节的钢柱并没有其他最重构件（如避难层或设备层的桁架构件等）的重量大，则此影响相对较小。反之，钢柱的分节和工期、造价之间的平衡需仔细研究和考虑。
（2）起重设备（尤其是固定式塔吊）的分配。
由于不同专业都需要使用起重设备进行材料转运或结构安装，对于起重设备的分配和协调就十分重要。首先，应保证起重设备的数量、型号、位置能满足施工需要。其次，对于各专业单位对起重设备的需求提出（尤其是有冲突难以错位分配的时候）应仔细研究，对于非必要的需求可要求采用其他替代方式阶段。再次，避免因施工安排或流水施工不合理导致的需求过于集中，以至于有的起重设备供不应求而个别起重设备无人使用的尴尬状态。
2.5、工序安排
在现实建筑工程施工中，不同专业之间的摩擦十分常见，也难以避免。施工总承包单位需要合理安排，避免交叉影响、污染或破坏成品、工作面移交不连续等问题。对于交叉影响，不仅影响施工速度和质量、也会有较多的施工安全隐患，所以对于交叉作业管理及交叉工序安排要合理策划。同理，合理的工序安排和流水作业可以保证工作面的移交连续，不至于部分施工单位或劳务班组有待工窝工状况。要做到这点，对于各专业内和专业间的施工图纸、施工方案、施工工序内容、条件和先后顺序都需要有一定的理解。
对于成品的污染或破坏不光要有成品保护的管理和意识，对于施工的安排影响十分重要。如果工序安排不合理或有所偏差，安排性质的“不可避免”就会出现，甚至对于前若干道工序已经完成的施工成品要“无可奈何”的破坏或污染。除了要针对现场的实际情况合理安排和严谨的管理，还要熟悉图纸、方案、工序。
工序的安排不仅仅影响的是施工工期，它还牵扯各专业间的交叉、衔接作业，甚至于安全、质量等底线。
3、结语
本文从图纸会审、钢结构深化、场地规划、起重设备使用规划和协调、工序安排等方面浅显的讨论了对于超高层工程中现浇结构（土建主体）和钢结构专业之间的交叉作业管理。
对于交叉作业管理的成效影响因素很多。但相对而言，对于设计文件的理解和分析、合理的规划以及有效的管理体系的运行等（即包括本文讨论的几个方面在内）影响较大。
参考文献：
[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程
[2]GB50755-2012钢结构工程施工规范
[3]JGJ99-2015高层民用建筑钢结构规程
[4]CECS230：2008高层建筑钢—混凝土混合结构设计规程
[5]GB 50936-2014钢管混凝土结构技术规范
[6]GB50666-2011混凝土结构工程施工规范
论文作者:陆俊杰,梁永斌,李孟强,詹超,李俊民
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/22
标签：钢结构论文; 结构论文; 作业论文; 设备论文; 高层论文; 工序论文; 场地论文; 《建筑细部》2018年第13期论文;